专业精密激光切割厂家
24小时咨询热线:18148952675
当前位置:首页 > 新闻中心
紫外激光在精密加工技术行业的应用解析

    

本论文主要介绍了紫外激光加工技术,通过实验,比较紫外/红外两种激光加工材料的加工效果,发现与红外激光相比,加工时,紫外激光与红外激光相比,加工边缘更光滑,效率更高。对于用红外透过率较高的材料加工的红外器件而言,紫外激光具有明显的优势。

 

1、前言

在20世纪,激光技术是与原子能、半导体和计算机并称的四大发明之一。四十多年来,随着对小型电子和微电子元件需求的不断增加,加工材料(特别是聚合物材料以及高熔点材料)的精密处理技术正逐渐成为激光在工业应用中发展最快的领域之一.

激光加工是激光工业的重要应用,它比传统的机械加工更为精密、精确和快速。它利用激光与物质的作用来加工包括金属和非金属的各种材料,涉及焊接、切割、打标、打孔、热处理、成型等多种加工工艺。它独特的性质使其成为微处理的理想工具,目前在微电子、微机械、微光学加工三大领域得到了广泛地应用。

它是一种利用激光与物质相互作用的特性,对材料(包括金属和非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔和微加工等的一种加工技术。

 

激光加工有其独特的特点:

(1)范围很广:任何材料都可以雕刻切割。

(2)安全可靠:采用非接触方式加工,物料不受机械挤压或机械应力。

(3)精密、精细,加工精度可达0.01毫米。

(4)效果一致:保证同批加工效果一致。

(5)高速、快速:可以根据电脑输出的图样立即进行高速雕刻切割,而且比线切割速度更快。

(6)成本较低:不受加工数量的限制,激光加工对小批量加工服务较便宜。

(7)切割缝隙小:激光切割的割缝一般为0.02mm-0.05mm。

(8)切削表面光滑:激光切割表面没有毛刺。

(9)热变形小;激光加工中的激光切割缝细、速度快、能量集中,因此传递给切割材料的热量很少,导致材料变形小。

红外线设备技术中使用的材料(宝石等)、加工条件(精度、变形等)都需要激光加工。考虑到激光的种类很多,我们主要涉及红外激光设备和紫外激光加工系统。所以,希望通过实验,将同一种紫外/红外激光加工系统对同一种材料的加工效果进行比较,了解其特点和区别,并确定其适用范围和优势,为今后更好地发展特种材料加工作铺垫。

 

2.激光装置:

采用1.06微米的激光装置进行激光输出,单脉冲激光能量最大为60J,频率为1Hz-100Hz(连续可调)。在焦面上将激光聚焦,在焦面上的功率密度可以达到105-1013W/cm2。激光焊接也可用于激光焊接,利用激光束具有良好的指向性和高功率密度等特性,通过光学系统,将激光束聚集在很小的范围内,在极短的时间内,形成一个能量高度集中的局部热源区,使被焊件熔化,形成牢固的焊点和焊缝。

 

2.紫外线激光钻孔机:

UV激光钻孔机,采用高功率三倍频(DPSS)激光器,波长为355nm,平均功率为2.3W,最高频率可达100kHz,工件上的光斑直径可小至20μm。本机采用绘图软件,参数设置合理,能完成钻孔、刻线、切割等一系列操作。实验表明,这种紫外激光钻削加工所需有机材料主要有聚合物、纸制品等。无机盐的材料有金属,宝石,玻璃,陶瓷等。

 激光应用

3.紫外/红外激光比较:

红外线激光(波长1.06微米)是一种广泛用于材料处理的激光源。但在许多塑料和大量用作柔性电路板基体材料的特殊聚合物(例如聚酰亚胺)中,由于它们无法通过红外或“热”处理而得到精细加工。由于"热能"使塑料变形,在切割或钻孔的边缘造成碳化破坏,这可能导致结构削弱和寄生传导性途径,而必须增加一些后续处理工序来提高加工质量。所以,红外激光器不适合处理某些柔性电路。此外,即使高能量密度下,铜也不能吸收红外激光的波长,因此更严格地限制了其应用范围。

而紫外激光输出波长小于0.4微米,这是处理聚合物材料的主要优点。

不像红外线处理,紫外微处理不需要进行热处理,而大部分材料对紫外光的吸收要比红外光容易得多。高能量紫外光子直接破坏了许多非金属材料表面的分子键,采用这种冷光蚀处理工艺加工而成的零件边缘光滑,碳化程度最低。另外,紫外短波本身的特性对金属和聚合物的机械微处理更有利。它可聚焦于亚微米量级的点,因此能够对微小的零件进行加工,获得很高的能量密度,即使脉冲能量不大,也能有效地处理材料。

 

微孔洞在工业上的应用已相当广泛,其主要形式有两种:

其中一种方法是使用红外激光:加热材料表面的物质并蒸发(蒸发)去除材料,这种方法通常称为热加工。主要使用激光(波长为1.06μm)。

另一种是紫外激光:高能紫外光子直接破坏许多非金属材料表面的分子键,使其与物体分离而不产生高热,因此称为冷加工,主要使用紫外激光(波长355纳米)。

 

4.结论:

经过对比试验发现:

(1)激光加工比传统的机械加工更精确、更快速、更精确。

(2)从钻孔试验中可以看出:紫外激光在加工速度、打眼精度和质量效果方面比红外激光在加工速度、打孔精度和质量效果方面具有更大的优势。因此,对于一些直径精度、孔的表面质量要求以及加工材料熔点高的加工材料,可采用紫外激光代替红外激光。

(3)在切割过程中不难发现:用紫外激光切割一些金属,如铜膜、钼片等,具有切缝窄、热影响范围小、效率高等优点,适用于各种不同高精度微细薄膜器件的开发。尽管固态半导体泵紫外激光有很多优点,但如何通过工艺参数的优化与调整,更好地利用半导体泵紫外激光精密加工,是目前需要进一步探讨的问题。

 

 


在线客服
联系方式

热线电话

18148952675

二维码
线